Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

135

PRELUCRARI DE IMAGINI CU IMAGE-PRO PLUS (LUCRARE PRACTICA DE INITIERE)

INTRODUCERE In aceasta sedinta de initiere in prelucrarea imaginilor vom introduce cateva din procedurile de baza utilizate in image processing (pe fondul cunostintelor teoretice prezentate la curs) si vom utiliza o versiune demo a programului Image-Pro Plus (IPP) v. 3.0 (Registered trademark of Media Cybernetics, L.P.). Lucrarea practica va consta si intr-o initiere in utilizarea programului IPP, precum si a procedurilor sale de baza.

APLICATIA Image-Pro Plus Image-Pro Plus este o aplicatie Windows – deci se deschide utilizand butonul START→Image-Pro Plus 3.0→Image-Pro Plus.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

136

Ca si in cazul celorlalte aplicatii Windows, fereastra aplicatiei IPP are: o bara de titlu, o bara de meniu (Menu Bar), o bara de unelte (Tool Bar), etc. – puteti identifica toate elementele in figura de pe pagina anterioara, ele avand un comportament similar cu cele din alte aplicatii Windows.

IMBUNATATIREA UNEI IMAGINI

1. Incarcarea unei imagini Selectati File→Open… din meniu si incarcati fisierul Bankvid.tif din folder-ul C:\ipwin3\images (in mod normal, folder-ul implicit). TIFF in campul Files of type indica faptul ca aceasta imagine este de tipul Tagged Image File Format.

Fisierul incarcat contine o imagine cam neclara luata cu o camera de supraveghere dintr-o banca si are in prim-plan un posibil suspect. Vom incerca sa imbunatatim calitatea imaginii, astfel incat trasaturile acestuia sa devina mai clare. Vom aduce modificari pe o copie de lucru, lasand imaginea initiala nealterata – pentru a crea imaginea de lucru, utilizam optiunea Edit→Duplicate/Crop din meniu.

2. Reglarea parametrilor de contrast Selectati Process→Contrast Enhancement… din meniu sau utilizati butonul

pentru a afisa fereastra-dialog de reglare a prametrilor (imaginea din stanga).

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

137

Mariti valorile pentru Brightness (53), Contrast (63) si Gamma (1.2) si observati cum imaginea se schimba. Mentionam ca aceste ajustari NU sunt permanente – cand considerati ca imaginea arata bine, apasati butonul Apply pentru ca ele sa devina permanente (operatie care se face cu confirmare – imaginea din dreapta). Observati ca, dupa aceasta salvare, cele trei cursoare (Brightness, Contrast, si Gamma) se reintorc la pozitiile initiale.

3. Filtrarea imaginii Pentru a imbunatati imaginea in continuare, vom utiliza o filtrare de intarire a detaliilor. Selectati Process→Filters… din meniu sau butonul pentru a deschide fereastra de dialog a comenzii de filtrare si alegeti optiunea Enhancement – observati detaliile in figura.

Apasand butonul Apply, filtrul ales va fi aplicat pe imagine – observati efectele.

4. Definirea unei zone de interes pe imagine In aceasta etapa de prelucrare, vom defini o zona de interes – Area of Interest (AOI) - in jurul suspectului si vom compara aceasta zona din imagine cu originalul.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

138

Pentru a defini o zona de intres dreptunghiulara, vom apasa butonul

si vom selecta zona AOI asa cum se vede in figura (utilizand mouse-ul).

Marim zona AOI selectand Edit→Resize… din meniu si alegand un procent de 300% (aveti grija ca sa fie casuta Allow Distorsion pusa Off).

Activati fereastra imaginii initiale Bankvid.tiff (click in fereastra) si faceti click pe butonul de Zoom din bara de unelte. Pozitionati apoi lupa deasupra suspectului si utilizati butonul din stanga al mouse-ului pentru marire (cu acelasi ordin de marime ca si in imaginea prelucrata).

Plasati imaginea originala (Bankvid.tiff) si imaginea prelucrata (Untitled1) una langa alta pentru a le putea compara, ca in figura.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

139

ANALIZA SI FILTRAREA UNEI IMAGINI

1. Incarcarea unei imagini Incarcati imaginea leu.jpg din folder-ul C:\ipwin3\images (similar ca situatia anterioara, cu optiunea All Formats in campul Files of type). Extensia JPG indica formatul fisierului – standardul JPEG (Joint Photographic Experts Group).

Utilizati optiunea Measure→Bitmap Analysis… din meniu pentru a vedea matricea-imagine. Observati dimensiunile imaginii, afisate si pe linia de stare (Width=287 pixels, Height=260 pixels) si numarul de nivele de gri (256).

2. Histograma unei imagini

Selectati Measure→Histogram… din meniu sau utilizati butonul pentru a afisa histograma imaginii. Setati optiunile din fereastra asa cum sunt aratate in figura si observati cele doua linii verticale utilizate pentru marcarea unui domeniu de interes pentru valorile de gri (ele pot fi pozitionate cu ajutorul mouse-ului).

Utilizati optiunea Edit→Rotate din meniu pentru a roti imaginea (ce unghi doriti) – o noua fereastra imagine este deschisa. Vizualizati histograma acesteia si comparati-o cu cea a imaginii originale.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

140

Utilizati Edit→Duplicate/Crop pentru a obtine o noua fereastra imagine cu o copie de lucru si creati negativul acesteia, utilizand optiunea Process→Invert Image din meniu. Explicati rezultatul obtinut.

Pe imaginea originala (sau pe o copie), utilizati optiunea Process→Color Segmentation din meniu sau butonul si incercati sa definiti doua sau trei clase de nivele de gri si sa observati cum sunt distribuite valorile de gri pe imaginea analizata. Utilizati liniile verticale de delimitare a claselor de valori de gri, asa ca in imagine.

3. Operatii aritmetice si logice pe imagini Incarcati imaginea circuit.tiff din folder-ul C:\ipwin3\images si afisati-i histograma. Pentru incarcarea imaginii puteti utiliza maniera obisnuita (File→Open…) sau baza de imagini a IPP – fie selectati File→Image Database… din meniu, fie butonul de pe bara de unelte.

Utilizati optiunea Process→Operations… din meniu sau butonul pentru a aduna cele doua imagini (leu + circuit), setand parametrii asa cum este aratat in figura.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

141

Afisati histograma imaginii rezultate. Este histograma noii imagini suma histogramelor imaginilor de la care ati pornit? Incercati sa gasiti o explicatie.

Incercati sa aplicati si alte operatii aritmetice si/sau logice pe cele doua imagini, precum si pe alte imagini.

4. Filtrarea imaginilor Incarcati doua imagini cu zgomot din acelasi folder C:\ipwin3\images

leu-zg.jpg – cu zgomot distribuit uniform in plaja 0÷255 leu-s&p.jpg – cu zgomot binar (“sare si piper”)

Utilizati optiunea Process→Filters din meniu sau butonul pentru a filtra zgomotul din cele doua imagini, ca in figura. Este indicat sa utilizati copii de lucru ale imaginilor, in asa fel incat sa le pastrati pe cele originale ca referinte.

Incercati filtrele LoPass, Gauss, Median cu diferite optiuni privind vecinatatea considerata, sa si numarul de treceri si “taria” modificarii.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

142

Utilizati apoi optiunea Kernels din fereastra comenzii Filters pentru a vedea coeficientii filtrelor de convolutie – utilizati butonul Edit pentru a putea vizualiza acesti coeficienti, asa ca in figura.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

143

Incercati sa definiti propriile voastre filtre si verificati-va asteptarile in ceea ce priveste modificarile facute pe imagini atunci cand le aplicati.

NUMARAREA, MASURAREA SI CLASIFICAREA OBIECTELOR DIN IMAGINI Obiect este considerat orice grup contiguu de pixeli care au valorile de intensitate intr-un anumit domeniu specificat. Cu comanda Count/Size, aceste obiecte pot fi extrase, numarate si masurate intr-o multime de modalitati, asa cum vom vedea in continuare.

1. Incarcarea imaginii Incarcati imaginea exm50x.tif din folder-ul C:\ipwin3\images.

2. Segmentarea imaginii

Utilizati optiunea Measure→Count/Size… din meniu sau butonul din bara de unelte. Selectati apoi optiunea Manual pentru Intensity Range Selection (ca in figura stanga) si apasati butonul Select Ranges – apare fereastra de dialog Segmentation (figura dreapta). “Segmentarea” imaginii se refera la extragerea “obiectelor” din imagine.

Alegeti optiunea Histogram Based si setati limitele pentru Class 1 intre 182 si 255, pentru a selecta obiectele de culoare deschisa, asa ca in figura (setarea o puteti face fie pozitionand liniile verticale de marcare, fie schimband valorile numerice din casutele respective).

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

144

3. Masurarea si numararea obiectelor In fereastra Count/Size, alegeti optiunea Measure→Select Measurements… din meniu – observati noua fereastra de dialog care se deschide in figura.

Adaugati (simplu click cu mouse-ul) masuratorile care sunt relevante pentru imaginea analizata: Area (existenta implicit), Hole Area, Hole Ratio si Holes (observati explicatiile privind semnificatia acestor parametri din partea sus dreapta in fereastra Select Measurements).

Apasati butonul Count in fereastra comenzii Count/Size – imaginea este analizata, obiectele de culoare deschisa sunt extrase, numarate si masurate. Contururile obiectelor si etichetele apar in fereastra imagine.

Apasati butonul Options… in fereastra comenzii Count/Size – in fereastra de dialog care se deschide, selectati optiunea With Holes din lista Outline Style, asa ca in figura – aceasta optiune conduce la conturarea obiectelor atat in exterior, cat si in jurul gaurilor din acestea.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

145

Daca faceti dublu click pe oricare dintre obiecte, se deschide o fereastra care afiseaza atributele obiectului respectiv, asa ca in figura de mai jos.

4. Divizarea obiectelor Daca examinati imaginea, veti constata ca obiectul #61 provine de fapt din doua granule alaturate, in fapt obiecte distincte.

Pentru a remedia aceasta greseala si a diviza obiectul in cele doua componente reale, utilizati optiunea Edit→Split Objects… din fereastra comenzii Count/Size, asa ca in figura.

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

146

Utilizand mouse-ul, trasati o linie de divizare, asa ca in figura din stanga (urmati indicatiile date de IPP). Aveti grija ca, atunci cand faceti click cu mouse-ul, cursorul sa nu atinga obiectul sectionat. Cand apasati butonul OK, IPP reanalizeaza imaginea si divizeaza obiectul #61 in cele doua granule componente, numerotate #61 si #64 (figura dreapta).

5. Clasificarea obiectelor In fereastra comenzii Count/Size, selectati optiunea Measure→Single Variable Class, iar in fereastra de dialog Classification care apare, selectati Hole Ratio din lista, asa ca in figura (dorim sa clasificam obiectele dupa raportul arie efectiva/arie totala).

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

147

Number of Bins indica numarul de sub-intervale pentru domeniul Hole Ratio (intre valoarea minima si cea maxima). Cu un click pe butonul OK, apare fereastra cu datele clasificate (figura).

In fereastra comenzii Count/Size, selectati optiunea View→Measurement Data, iar din lista alegeti Sort Down pentru a obtine ordine descrescatoare (figura).

In fereastra comenzii Count/Size, apasati butonul Options…, iar in fereastra de dialog care apare selectati optiunea Class in lista Label Style, asa ca in figura (pentru a eticheta obiectele functie de clasa careia ii apartin).

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

148

6. Salvarea datelor obtinute in urma clasificarii In fereastra de dialog Measurement Data, selectati optiunea File→Data to File pentru a salva datele intr-un fisier Excel – setati toate informatiile corespunzator pentru acest export de date (asa ca in figura), cu grija deosebita pentru folder-ul de destinatie daca lucrati in retea (caseta Save in:).

Verificati apoi daca datele au fost salvate corect (deschideti fisierul Excel tocmai creat).

Prelucrari de imagini cu Image-Pro Plus (initiere)

149

INCHEIEREA SESIUNII DE LUCRU Inchiderea aplicatiei IPP se face in mod similar cu toate celelalte aplicatii Windows cunoscute.

IN ACEASTA SEDINTA DE LUCRARI PRACTICE ATI INVATAT sa incarcati un fisier imagine si sa creati copii de lucru

sa ajustati parametrii de contrast

sa definiti o zona de interes pe imagine

sa imbunatatiti calitatea unei imagini aplicand diverse filtre

sa vizualizati histograma unei imagini si sa o interpretati

sa faceti operatii aritmetice si logice cu imagini

sa faceti segmentarea unei imagini pe baza histogramei

sa numarati obiectele dintr-o imagine si sa masurati anumiti parametri

caracteristici pentru acestea

sa divizati obiecte, atunci cand este nevoie de corectii manuale

sa exportati date statistice intr-un program de tip spreadsheet (Excel)